Đang tải... (xem toàn văn)
Mạch điện và các đại lượng cơ bản 1.1 Mạch điện Mạch điện: một hệ gồm các thiết bị điện, điện tử ghép lại trong đó xảy ra quá trình truyền đạt, biến đổi năng lượng hay tín hiệu điện
Bài gi ng K thu t đi n t ả ỹ ậ ệ ửCH NG I: CÁC KHÁI NI M C B NƯƠ Ệ Ơ Ả1. M ch đi n và các đ i l ng c b nạ ệ ạ ượ ơ ả1.1 M ch đi nạ ệ M ch đi n: m t h g m các thi t b đi n, đi n t ghép l i trong đó x y ra quá trìnhạ ệ ộ ệ ồ ế ị ệ ệ ử ạ ả truy n đ t, bi n đ i năng l ng hay tín hi u đi n đo b i các đ i l ng dòng đi n, đi nề ạ ế ổ ượ ệ ệ ở ạ ượ ệ ệ áp. M ch đi n đ c c u trúc t các thành ph n riêng r đ nh , th c hi n các ch cạ ệ ượ ấ ừ ầ ẽ ủ ỏ ự ệ ứ năng xác đ nh đ c g i là các ph n t m ch đi n. Hai lo i ph n t chính c a m ch đi nị ượ ọ ầ ử ạ ệ ạ ầ ử ủ ạ ệ là ngu n và ph t i. ồ ụ ả- Ngu n: các ph n t dùng đ cung c p năng l ng đi n ho c tín hi u đi n choồ ầ ử ể ấ ượ ệ ặ ệ ệ m ch. ạVD: máy phát đi n, acquy … ệ- Ph t i: các thi t b nh n năng l ng hay tín hi u đi n. ụ ả ế ị ậ ượ ệ ệVD: đ ng c đi n, bóng đi n, b p đi n, bàn là … ộ ơ ệ ệ ế ệNgoài 2 thành ph n chính nh trên, m ch đi n còn có nhi u lo i ph n t khác nhauầ ư ạ ệ ề ạ ầ ử nh : ph n t dùng đ n i ngu n v i ph t i (VD: dây n i, dây t i đi n…); ph n t làmư ầ ử ể ố ồ ớ ụ ả ố ả ệ ầ ử thay đ i áp và dòng trong các ph n khác c a m ch (VD: máy bi n áp, máy bi n dòng …);ổ ầ ủ ạ ế ế ph n t làm gi m ho c tăng c ng các thành ph n nào đó c a tín hi u (VD: các b l c,ầ ử ả ặ ườ ầ ủ ệ ộ ọ b khu ch đ i…). ộ ế ạTrên m i ph n t th ng có m t đ u n i ra g i là các c c đ n i nó v i các ph nỗ ầ ử ườ ộ ầ ố ọ ự ể ố ớ ầ t khác. Dòng đi n đi vào ho c đi ra ph n t t các c c. Ph n t có th có 2 c c (đi nử ệ ặ ầ ử ừ ự ầ ử ể ự ệ tr , cu n c m, t đi n …), 3 c c (transistor, bi n tr …) hay nhi u c c (máy bi n áp,ở ộ ả ụ ệ ự ế ở ề ự ế khu ch đ i thu t toán …). ế ạ ậTr ng ĐH Giao thông v n t i TPHCM ườ ậ ảTrang 1 Bài gi ng K thu t đi n t ả ỹ ậ ệ ử1.2. Các đ i l ng c b nạ ượ ơ ảA Bi+ -uAB* Đi n áp ệĐi n áp gi a 2 đi m A và B là công c n thi t đ làm d ch chuy n m t đ n v đi nệ ữ ể ầ ế ể ị ể ộ ơ ị ệ tích (1 Coulomb) t A đ n B. ừ ếĐ n v : V (Volt)ơ ịUAB = VA – VBUAB = - UBA UAB : đi n áp gi a A và B. ệ ữVA; VB: đi n th t i đi m A, B. ệ ế ạ ể* Dòng đi n ệDòng đi n là dòng các đi n tích chuy n d ch có h ng. C ng đ dòng đi n (cònệ ệ ể ị ướ ườ ộ ệ g i là dòng đi n) là l ng đi n tích d ch chuy n qua m t b m t nào đó (VD: ti t di nọ ệ ượ ệ ị ể ộ ề ặ ế ệ ngang c a dây d n …). ủ ẫĐ n v : A (Ampere)ơ ịChi u dòng đi n theo đ nh nghĩa là chi u chuy n đ ng c a các đi n tích d ng (hayề ệ ị ề ể ộ ủ ệ ươ ng c chi u v i chi u chuy n đ ng c a các đi n tích âm). Đ ti n l i, ng i ta ch nượ ề ớ ề ể ộ ủ ệ ể ệ ợ ườ ọ tuỳ ý m t chi u và kí hi u b ng mũi tên và g i là chi u d ng c a dòng đi n. N u t iộ ề ệ ằ ọ ề ươ ủ ệ ế ạ m t th i đi m t nào đó, chi u dòng đi n trùng v i chi u d ng thì dòng đi n mang d uộ ờ ể ề ệ ớ ề ươ ệ ấ d ng (i > 0); còn n u chi u dòng đi n ng c chi u d ng thì dòng đi n mang d u âmươ ế ề ệ ượ ề ươ ệ ấ (i < 0). Tr ng ĐH Giao thông v n t i TPHCM ườ ậ ảTrang 2 Bài gi ng K thu t đi n t ả ỹ ậ ệ ử2. Các ph n t hai c c ầ ử ự2.1 Các ph n t hai c c th đ ngầ ử ự ụ ộ2.1.1 Đi n trệ ở Là ph n t đ c tr ng cho hi n t ng tiêu tán năng l ng đi n t . ầ ử ặ ư ệ ượ ượ ệ ừKý hi u: R – Đ n v : Ohm (Ω)ệ ơ ị G = R1: đi n d nệ ẫ – Đ n v : ơ ị Ω-1 hay Siemen (S) Ghép nhi u đi n tr : ề ệ ở- N i ti p: ố ế1 2 R R R= + +- Song song: 1 21 1 1 .R R R= + +Quan h gi a dòng và áp c a đi n tr tuân theo đ nh lu t Ohm. ệ ữ ủ ệ ở ị ậi R+ -u=RiU(t) = R.I(t)U(t): Đi n áp gi a 2 đ u đi n tr (V)ệ ữ ầ ệ ởI(t): Dòng đi n gi a 2 đ u đi n tr (A)ệ ữ ầ ệ ởR : Đi n tr (Ω)ệ ởI(t) = G.U(t)U(t): Đi n áp gi a 2 đ u đi n tr (V)ệ ữ ầ ệ ởI(t): Dòng đi n gi a 2 đ u đi n tr (A)ệ ữ ầ ệ ởG: Đi n d n (Ωệ ẫ-1 /S)Khi R = 0 (G = ∞): mô hình ng n m ch. ắ ạKhi R = ∞ (G= 0): mô hình h m ch. ở ạTr ng ĐH Giao thông v n t i TPHCM ườ ậ ảTrang 3 Bài gi ng K thu t đi n t ả ỹ ậ ệ ửCông su t tiêu th trên đi n trấ ụ ệ ở : P = UI = RI2 (W)* Các thông s c n quan tâm c a đi n trố ầ ủ ệ ở : - Tr danh đ nh: giá tr xác đ nh c a đi n tr . ị ị ị ị ủ ệ ở- Dung sai : sai s c a giá tr th c so v i tr danh đ nh. ố ủ ị ự ớ ị ị- Công su t tiêu tánấ : công su t tiêu th trên đi n tr . ấ ụ ệ ở- Đi n áp làm vi c t i đa. ệ ệ ố- Nhi u nhi t. ễ ệHình d ng th c t c a đi n tr : ạ ự ế ủ ệ ở* Công th c tính đi n tr :ứ ệ ởTheo v t li u ch t oậ ệ ế ạN u là đi n tr c a cu n dây: Tr s đi n tr c a cu n dây d n ph thu c vào v tế ệ ở ủ ộ ị ố ệ ở ủ ộ ẫ ụ ộ ậ li u, t l thu n v i chi u dài và t l ngh ch v i ti t di n dây.ệ ỷ ệ ậ ớ ề ỷ ệ ị ớ ế ệ lRSρ= ρ: đi n tr xu t ệ ở ấ2/m m Ω l : chi u dài dây d n [m]ề ẫ S : ti t di n dây [mế ệ2]Thí dụ: Tìm đi n tr c a 1 dây d n dài 6.5m, đ ng kính dây 0.6mm, cóệ ở ủ ẫ ườ 430n mρ= Ω. D a vào công th c ta tìm đ c ự ứ ượ9.88R = ΩTheo lý thuy t m ch:ế ạĐ nh lu t Ohm:ị ậTr ng ĐH Giao thông v n t i TPHCM ườ ậ ảTrang 4 Bài gi ng K thu t đi n t ả ỹ ậ ệ ử( )URI= ΩKhi có dòng đi n ch y qua 1 v t d n đi n thì hai đ u dây s phát sinh 1 đi n áp Uệ ạ ậ ẫ ệ ở ầ ẽ ệ t l v i dòng đi n I.ỷ ệ ớ ệTheo năng l ng:ượKhi có dòng đi n qua R trong 1 th i gian t thì R b nóng lên, ta nói R đã tiêu th 1ệ ờ ị ụ năng l ng: W = U.I.tượ 2. .W R I t→ = J ho c W.sặTa th y r ng t càng l n thì đi n năng tiêu th càng l n.ấ ằ ớ ệ ụ ớ* Cách đ c vòng màu: ọNgồi cách đo, giá tr c a đi n tr còn có th xác đ nh qua các vòng màu trên thânị ủ ệ ở ể ị đi n tr . S vòng màu trên đi n tr tuỳ thu c lo i ệ ở ố ệ ở ộ ạ vào đ chính xác c a đi n tr (3 vòngộ ủ ệ ở màu, 4 vòng màu hay 5 vòng màu). Vòng màuMàu 1 23DungsaiGiá tr t ng ng c a các màu đ c li t kê trong b ng sau: ị ươ ứ ủ ượ ệ ảMàu Tr sị ố Dung saiĐen 020%±Nâu 11%±Đỏ 22%±Cam 3Vàng 4L c (Xanh lá)ụ 5Lam (Xanh d ng)ươ 6Tr ng ĐH Giao thơng v n t i TPHCM ườ ậ ảTrang 5 Bài gi ng K thu t đi n t ả ỹ ậ ệ ửTím 7Xám 8Tr ngắ 9Vàng kim5%±B cạ10%±Ghi chú: - Vòng màu th 3 (đ i v i đi n tr có 3 hay 4 vòng màu) và vòng màu th 4 (đ iứ ố ớ ệ ở ứ ố v i đi n tr có 5 vòng màu) ch h s mũ. ớ ệ ở ỉ ệ ố- N u màu vàng kim ho c màu b c vòng th 3 (đ i v i đi n tr 4 vòng màu)ế ặ ạ ở ứ ố ớ ệ ở ho c vòng th 4 (đ i v i đi n tr 5 vòng màu) thì tr s t ng ng là:ặ ở ứ ố ớ ệ ở ị ố ươ ứVàng kim: -1 B c: -2 ạVí d : Đ - Xám – Nâu: 28.10ụ ỏ1 => Giá tr c a đi n tr : 28ị ủ ệ ở ΩNâu – Đen – Đ - B c: 10.10ỏ ạ2 10%± => Giá tr đi n tr : 1KΩ , sai s 10%.ị ệ ở ốĐ - Cam – Tím – Đen – Nâu: 237.10ỏ0 1%±=> Giá tr đi n tr : 273Ω , sai s 1%.ị ệ ở ố* ng d ng c a đi n tr trong th c tỨ ụ ủ ệ ở ự ế: bàn i, b p đi n, đèn s i đ t …ủ ế ệ ợ ố2.1.2 Ph n t cu n c mầ ử ộ ả* C u t o.ấ ạCu n c m g m nhi u vòng dây qu n sát nhau, ngay c ch ng lên nhau nh ngộ ả ồ ề ấ ả ồ ư không ch m nhau do dây đ ng có tráng men cách đi n.ạ ồ ệ Cu n dây lõi không khí ộ Cu n dây lõi FeritộTr ng ĐH Giao thông v n t i TPHCM ườ ậ ảTrang 6 Bài gi ng K thu t đi n t ả ỹ ậ ệ ửTùy theo lõi cu n c m là không khí, s t b i hay s t lá mà cu n c m đ c ký hi uộ ả ắ ụ ắ ộ ả ượ ệ nh sau:ưL1 là cu n dây lõi không khí, L2 là cu n dây lõi ferit,ộ ộL3 là cu n dây có lõi ch nh, L4 là cu n dây lõi thép k thu tộ ỉ ộ ỹ ậ* Các tham s c b n c a cu n c m:ố ơ ả ủ ộ ảKhi s d ng cu n c m ng i ta quan tâm đ n các s chính sau:ử ụ ộ ả ườ ế ố− H s t c m L: ệ ố ự ảlà kh năng tích tr năng l ng t tr ng c a cu n dây, đ n v là Henry (H).ả ữ ượ ừ ườ ủ ộ ơ ị1H = 103mH = 106 Hµ.dIV Ldt=H s ph m ch t: ệ ố ẩ ấLSXQX= ph thu c vào fụ ộộ T n hao cu n c m.ổ ộ ảả Dòng đi n đ nh m c Iệ ị ứmax T n s đ nh m c. ầ ố ị ứ− C m kháng ảC mả kháng c a cu n dây là đ i l ng đ c tr ng cho s c n tr dòng đi n c aủ ộ ạ ượ ặ ư ự ả ở ệ ủ cu n dây đ i v i dòng đi n xoay chi u .ộ ố ớ ệ ề− Ghép cu n c mộ ả. Ghép n i ti p:ố ế 1 2 .tdL L L= + +Công th c này ch s d ng cho các cu n dây không quan h v t , không có hứ ỉ ử ụ ộ ệ ề ừ ỗ c m. N u các cu n dây có t tr ng t ng tác l n nhau thì:ả ế ộ ừ ườ ươ ẫT tr ng tăng c ng (qu n cùng chi u):ừ ườ ườ ấ ề 1 2 . 2tdL L L M= + + +Tr ng ĐH Giao thông v n t i TPHCM ườ ậ ảTrang 7 Bài gi ng K thu t đi n t ả ỹ ậ ệ ửT tr ng đ i nhau (qu n ng c chi u)ừ ườ ố ấ ượ ề 1 2 . 2tdL L L M= + + −. Ghép song song:Khi m c song song cách bi t v t thì công th c tính nh sau:ắ ệ ề ừ ứ ư 1 21 1 1 1 .td nL L L L= + + +− Năng l ng n p vào cu n dây:ượ ạ ộDòng đi n ch y qua cu n dây t o ra năng l ng tích tr d i d ng t tr ng:ệ ạ ộ ạ ượ ữ ướ ạ ừ ườ 21.2W L I= W: năng l ng (Joule).ượL : H s t c m (H).ệ ố ự ảI : C ng đ dòng đi n (A).ườ ộ ệ * Đ c tính cu n c m v i dòng ACặ ộ ả ớĐi n áp trên ph n t đi n c m b ng t c đ bi n thiên theo t thông:ệ ầ ử ệ ả ằ ố ộ ế ừ)()()( tedttdtuL−==ψTrong đó eL(t) là s c đi n đ ng c m ng do t thông bi n đ i theo th i gian gây nên.ứ ệ ộ ả ứ ừ ế ổ ờM t khác: ặ)()( tLit =ψTrong đó: L là h s t c m c a cu n dâyệ ố ự ả ủ ộNh v y: ư ậdttdiLdttLiddttdtu)())(()()( ===ψ=> )()(1)(00∫+=tttidttuLtiTrong đó Ltti)()(00ψ= là giá tr dòng đi n qua ph n t đi n c m t i th i đi m ban đ uị ệ ầ ử ệ ả ạ ờ ể ầ t0.*Hình d ng th c t c a cu n c m: ạ ự ế ủ ộ ảTr ng ĐH Giao thông v n t i TPHCM ườ ậ ảTrang 8 Bài gi ng K thu t đi n t ả ỹ ậ ệ ử* ng d ng th c t c a cu n c m:Ứ ụ ự ế ủ ộ ả Relay đi n t , bi n áp, anten, nam châm t … ệ ừ ế ừ2.1.3 Ph n t t đi n ầ ử ụ ệ* C u t o c a t đi n:ấ ạ ủ ụ ệV c b n t đi n g m hai b n c c kim lo i đ i di n nhau và phân cách gi aề ơ ả ụ ệ ồ ả ự ạ ố ệ ở ữ ch t cách đi n mà còn đ c g i là ch t đi n môi (dielectric). ấ ệ ượ ọ ấ ệCh t đi n môi có th là không khí, ch t khí, gi y (t m), màng h u c , mica, th yấ ệ ể ấ ấ ẩ ữ ơ ủ tinh ho c g m, m i lo i có h ng s đi n môi khác nhau, kho ng nhi t đ và đ dày khácặ ố ỗ ạ ằ ố ệ ả ệ ộ ộ nhau. Kí hi u: C – Đ n v Farah (F). ệ ơ ịĐi n tích gi a hai b n t đ c xácệ ữ ả ụ ượ đ nh: ịq(t) = Cu(t)*Khái ni m chungệệ Tr s đi n dung Cị ố ệ : kh năng ch a đi n c a t đi n đ c g i là đi n dung (C). ả ứ ệ ủ ụ ệ ượ ọ ệTr ng ĐH Giao thông v n t i TPHCM ườ ậ ảTrang 9i C+ -u Bài gi ng K thu t đi n t ả ỹ ậ ệ ửĐ n v c a C: Fara (F), F l n nên trong th c t th ng dùng đ n v nh h n µF,ơ ị ủ ớ ự ế ườ ơ ị ỏ ơ nF, pF pFnFFF12961010101 ===µ- Theo quan đi m v t li uể ậ ệ : Đi n dung C (Capacitor hay Condenser) c a t đi n tùyệ ủ ụ ệ thu c vào c u t o và đ c tính b i công th c:ộ ấ ạ ượ ở ứSCdε= V i: C: đi n dung {F}ớ ệ S: di n tích c a b n c c {mệ ủ ả ự2}. D: kho ng cách gi a hai b n c c {m}.ả ữ ả ự ε: là h ng s đi n môi và ằ ố ệ0.rε ε ε=(rε là h ng s đi n môi t ng đ i; ằ ố ệ ươ ố0ε là h ng s đi n môi không khí, ằ ố ệ1208.85 10ε−= × (F/m).- Theo quan đi m lý thuy t m chể ế ạ : t s gi a đi n tích Q và đi n áp đ t vào 2 v tỷ ố ữ ệ ệ ặ ậ d n (hay b n c c) U.ẫ ả ựQCU= hay Q = C.UV i: Q: đi n tích có đ n v là C (colomb).ớ ệ ơ ị C: đi n dung có đ n v là F (Fara), ệ ơ ịFµ, nF, pF. U: s t áp hai b n c c có đ n v là V (volt).ụ ở ả ự ơ ị- Theo quan đi m năng l ngể ượ : t là kho ch a đi n và l ng đi n năng ch a trong tụ ứ ệ ượ ệ ứ ụ đ c xác đ nh: ượ ị21.2W C V=Năng l ng tĩnh đi n J tính theo Ws (Wast giây) ho c J (Joule) đ c cho b iượ ệ ặ ượ ởở Ghép t :ụ T ghép song song: ụ1 2 tdC C C= + + áp t ng đ ng b ng áp t có đi n áp nhươ ươ ằ ụ ệ ỏ nh tấ T ghép n i ti p ụ ố ế1 21 1 1 .tdC C C= + + áp t ng đ ng b ng t ng các đi n áp thànhươ ươ ằ ổ ệ ph n ầ*Ch c năng c a t đi n:ứ ủ ụ ệ Có hai ch c năng chính:ứTr ng ĐH Giao thông v n t i TPHCM ườ ậ ảTrang 10 123doc.vn